CN105302392A - 自容式触控装置及其运算方法 - Google Patents

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Abstract

自容式触控装置包括透明基板、多个感应单元以及多条走线。感应单元系交错设置于透明基板上，且各感应单元系具有M个侧边的多边形，其中M值为大于4的正整数，各该感应单元的侧边对应于其余该多个感应单元中至少之二的侧边。走线分别电连接至各感应单元，其中各走线的部份线段设置于自容式触控装置的触控区内。

Description

自容式触控装置及其运算方法
技术领域
本发明系关于一种自容式触控装置，特别是关于一种应用于穿戴装置中的自容式触控装置。
背景技术
近年来，随着消费性电子产品的应用面发展越广，将触控功能与显示面板结合而形成触控显示面板的应用产品也越多，例如：移动电话(mobilephone)、卫星导航系统(GPSnavigatorsystem)、平板计算机(tabletPC)、个人数字助理(PDA)以及笔记本电脑(laptopPC)等。近期，业界亦致力发展具有触控功能的穿戴式电子装置(wearabledevice)，使其逐步被应用于居家、医疗以及运动休闲的环境。相较于一般行动装置内的触控装置，穿戴式电子装置内的触控装置通常会具有较小以及圆弧轮廓的触控区域，致使两者的感测电极的设计布局会有所不同。因此，如何在穿戴式电子装置的小范围触控区域内有效地执行触控功能，仍是目前业界努力发展的方向之一。
发明内容
有鉴于此，本发明系提供一种自容式触控装置及其运算方法，以解决上述习知技艺中的缺失。
根据本发明的一实施例，系提供一种自容式触控装置，包括透明基板、多个感应单元以及多条走线。感应单元系交错设置于透明基板上，且各感应单元具有M个侧边的多边形，其中M值为大于4的正整数，各该感应单元的侧边对应于其余该多个感应单元中至少之二的侧边。走线分别电连接至各感应单元，其中各走线的部份线段设置于自容式触控装置的触控区内。
根据本发明另一实施例，系提供一种自容式触控装置的运算方法，应用于如前所述的自容式触控装置。此运算方法包括：利用该自容式触控装置侦测一接触点，以覆盖住感应单元的至少其中之一，使被接触点所覆盖的感应单元产生感应电容。接着，将感应电容乘以权重，以测得接触点的触击位置，其中权重的数值大小系有关于被接触点所覆盖的感应单元的位置。
附图说明
图1是本发明一实施例的自容式触控装置的俯视图。
图2是图1局部区域的放大示意图。
符号说明
100自容式触控装置
102透明基板
104感应单元
105外围感应单元
106走线
108接触垫
200接触点
1041、1042、1043、1044、1045、1046侧边
1061内连接部
1062外连接部
R1触控区
R2外围区
R3交界
R4区域
具体实施方式
于下文中，系加以陈述本发明的自容式触控装置及其运算方法的具体实施方式，以使本技术领域中具有通常技术者可据以实施本发明。该些具体实施方式可搭配参照相对应的图式，使该些图式构成实施方式的一部分。其中，图式中相同的元件以相同的元件符号加以说明，且图式系以说明为目的，并未依照原尺寸作图。
图1是本发明一实施例的自容式触控装置的俯视图，图2是图1局部区域的放大示意图。如图1和图2所示，自容式触控装置100至少包括一透明基板102、多个感应单元104、多个外围感应单元105和多条走线106，其中透明基板102、感应单元104、外围感应单元105和走线106系设置于自容式触控装置100的触控区R1内及/或环绕触控区R1的外围区R2内。其中，触控区R1的俯视轮廓可包括至少一弧形侧边，致使其可具有圆形或椭圆形的俯视轮廓。在此需注意的是，全文所称的“触控区”系指可供使用者进行触控操作的区域，而“外围区”系指主要用以设置外围电路及/或是走线的区域。
对于感应单元104而言，其较佳系等距分离设置在透明基板102上，并呈现交错排列或最密堆积排列的设计布局，即使多个形状大致相同的感应单元104并置而使空间利用率达到最大。各感应单元104可沿着邻近感应单元104的各侧边1041、1042、1043、1044、1045、1046而设置，各感应单元104并具有一侧边与邻近感应单元104的各侧边之一大致平行对应。根据本实施例，大部分的感应单元104只会被设置于触控区R1内，少部分的感应单元104会同时被设置在触控区R1以及外围区R2内。而对于外围感应单元105而言，其亦可以沿着邻近感应单元104及/或外围感应单元105各侧边而设置，外围感应单元105并具有一侧边与邻近感应单元104及/或外围感应单元105的各侧边之一大致平行对应。根据本实施例，外围感应单元105会沿着触控区R1的外围而设置，或是进一步跨越触控区R1以及外围区R2的交界处。
具体来说，感应单元104的外观轮廓可以是具有M个侧边的正多边形，而外围感应单元105是由此正多边形N等分切割而得的等分多边形。其中，M系为不小于4的正整数，且较佳为6；N系为不小于2的正整数，且较佳为2。进一步来说，如图1所示，正多边形的感应单元104主要会被设置在触控区R1内，而等分多边形的外围感应单元105会沿着触控区R1和外围区R2的交界R3而设置。
另外，各感应单元104可一对一的对应连接至各走线106，致使电讯号可透过走线106而在外部电路以及感应单元104间传输。具体来说，各走线106会被设置于两相邻的感应单元104之间，致使各走线106的大部份线段会被设置于触控区R1内。进一步来说，各走线106可具有一内连接部1061和一外连接部1062，内连接部1061可直接接触各相对应的感应单元104，较佳是接触各相对应的感应单元104的顶角，而外连接部1062可以延伸至外围区R2内，以电连接至外围区R2内的接触垫108。其中，接触垫108可以作为和外部电路或控制芯片电连接的焊接点，以将电讯号传递至外部电路而进行适当的运算。
具体来说，上述的透明基板102可包括硬质基板，例如玻璃，或可绕曲基板，例如聚碳酸脂(polycarbonate,PC)、聚对苯二甲酸乙二脂(polyethyleneterephthalate,PET)、聚甲基丙烯酸甲脂(polymethylmesacrylate,PMMA)、聚砜(Polysulfone,PES)或其他环烯共聚物(cyclicolefincopolymer)，但不限定于此。各感应单元104和各走线106可以是单层透明导电层，其组成较佳系选自于氧化铟锡(indiumtinoxide,ITO)、氧化铟锌(indiumzincoxide,IZO)、氧化镉锡(cadmiumtinoxide,CTO)、氧化铝锌(aluminumzincoxide,AZO)、氧化铟锌锡(indiumtinzincoxide,ITZO)、氧化锌(zincoxide)、氧化镉(cadmiumoxide)、氧化铪(hafniumoxide,HfO)、氧化铟镓锌(indiumgalliumzincoxide,InGaZnO)、氧化铟镓锌镁(indiumgalliumzincmagnesiumoxide,InGaZnMgO)、氧化铟镓镁(indiumgalliummagnesiumoxide,InGaMgO)或氧化铟镓铝(indiumgalliumaluminumoxide,InGaAlO)等透明导电材料，但不限于此。在没有透明需求的情况下，各走线106于外围区R2内的外连接部1062与接触垫108可以选自铜或金等低阻值的金属或合金，或者上述透明导电材料构成。外连接部1062亦可部分由透明导电材料构成，其余部份则由金属或合金构成。
根据上述实施例，由于正多边形的感应单元104主要会被设置在触控区R1内，而等分多边形的外围感应单元105会沿着触控区R1和外围区R2的交界R3而设置，因此对于具有至少一弧形侧边的触控区R1而言，可以在具有弧形轮廓的触控区R1内设置最多的感应单元104，而达到最佳的触控感测能力。
除了上述的自容式触控装置，本发明的另一实施例亦提供了自容式触控装置的运算方法。以下就此自容式触控装置的运算方法加以叙述。
如图2所示，当使用者利用手指或触控笔(stylus)对自容式触控装置100施行触控操作而于放大区域R4施加至少一接触点200时，此接触点200可以覆盖住至少一感应单元104，使得被接触点200覆盖住的各个感应单元104产生对应的感应电容。举例来说，对于本实施例的自容式触控装置100而言，接触点200可以同时覆盖住四个感应单元104的部份区域。由于感应单元104系分离设置，且各自藉由对应的走线106而被电连接至外部电路，因此被接触点200覆盖的各感应单元104可独立输出感测到的电容数值。由于电容数值会因接触点200的覆盖面积大小而改变，因此后续可以藉由运算各感应单元104输出的电容数值而判定接触点200的坐标位置。
为了使本领域的通常知识者能够据以实施本发明，以下搭配图2，针对接触点200落在第P-1列第Q+1行的感应单元104至第P+3列第Q-1行的感应单元104所构成的区间内作例示性的说明。其中P、Q为不小于1的正整数，且第P+2列第Q行的感应单元104的一侧边1045、第P+1列第Q+1行的感应单元104的一侧边1044以及第P+1列第Q-1行的感应单元104的一侧边1046分别大致平行对应于第P列第Q行的感应单元104的不同侧边1042、1041、1043。
举例来说，如图2所示，当接触点200同时覆盖住位于第P列第Q行的感应单元104和位于第P+2列第Q行的感应单元104时，其判定接触点200的X坐标的运算方法可包括施行式(1)。
X = C 1 × X 0 + C 2 × X 1 Σ i = 1 2 C i …………………………式(1)。
其中，X代表自容式触控装置100根据接触点200所判定的X坐标；C1代表第P列、第Q行的感应单元104所输出的感应电容；C2代表第P+2列、第Q行的感应单元104所输出的感应电容；X0代表第P列的各感应单元104的X坐标权重；以及X1代表第P+2列的各感应单元104的X坐标权重。其中X0以及X1的数值大小系依据感应单元104的实际位置而决定，其数值可以由左往右渐增或渐减，且较佳为正整数。
类似地，当接触点200同时覆盖住位于第P+1列第Q+1行的感应单元104和位于第P+1列第Q-1行的感应单元104时，其判定接触点200的Y坐标的运算方法可包括施行式(2)。
Y = C 3 × Y 0 + C 4 × Y 1 Σ i = 1 2 C i …………………………式(2)。
其中，Y代表自容式触控装置100根据接触点200所判定的Y坐标；C3代表第P+1列、第Q+1行的感应单元104所输出的感应电容；C4代表第P+1列、第Q-1行的感应单元104所输出的感应电容；Y0代表第Q+1行的各感应单元104的Y坐标权重；以及Y1代表第Q-1行的各感应单元104的Y坐标权重。其中Y0以及Y1的数值大小系依据感应单元104的实际位置而决定，其数值可以由下往上渐增或渐减，且较佳为正整数。
此外，若要进一步增加自容式触控装置100的触控分辨率，亦可以同时运算四个感应单元104所输出的感应电容，以判定接触点200的X坐标或Y坐标。以下就此运算方法例示说明。
举例而言，如图2所示，当接触点200同时覆盖住位于第P列第Q行的感应单元104、位于第P+2列第Q行的感应单元104、位于第P+1列第Q+1行的感应单元104和位于第P+1列、第Q-1行的感应单元104时，其判定接触点200的X坐标的运算方法可包括施行式(3)。
X = C 1 × X 0 + ( C 3 + C 4 ) × X 2 + C 2 × X 1 Σ i = 1 4 C i ……………………式(3)。
其中，X代表自容式触控装置100根据接触点200所判定的X坐标；C1代表第P列、第Q行的感应单元104所输出的感应电容；C2代表第P+2列、第Q行的感应单元104所输出的感应电容；C3代表第P+1列、第Q+1行的感应单元104所输出的感应电容；C4代表第P+1列、第Q-1行的感应单元104所输出的感应电容；X0代表第P列的各感应单元104的X坐标权重；X1代表第P+2列的各感应单元104的X坐标权重；以及X2代表第P+1列的各感应单元104的X坐标权重。其中X0、X1以及X2的数值大小系依据感应单元104的实际位置而决定，其数值可以由左往右渐增或渐减，且较佳为正整数。
类似地，当接触点200同时覆盖住位于第P列、第Q行的感应单元104、位于第P+2列、第Q行的感应单元104、位于第P+1列、第Q+1行的感应单元104和位于第P+1列、第Q-1行的感应单元104，其判定接触点200的Y坐标的运算方法可包括施行式(4)。
Y = C 3 × Y 0 + ( C 1 + C 2 ) × Y 2 + C 4 × Y 1 Σ i = 1 4 C i ……………………式(4)。
其中，Y代表自容式触控装置100根据接触点200所判定的Y坐标；C1代表第P列、第Q行的感应单元104所输出的感应电容；C2代表第P+2列、第Q行的感应单元104所输出的感应电容；C3代表第P+1列、第Q+1行的感应单元104所输出的感应电容；C4代表第P+1列、第Q-1行的感应单元104所输出的感应电容；Y0代表第Q+1行的各感应单元104的Y坐标权重；Y1代表第Q-1行的各感应单元104的Y坐标权重；以及Y2代表第Q行的各感应单元104的Y坐标权重。其中Y0、Y1以及Y2的数值大小系依据感应单元104的实际位置而决定，其数值可以由下往上渐增或渐减，且较佳为正整数。
根据上述的实施例，系提供了自容式触控装置及其运算方法，藉由采用此感应单元104的外观轮廓及设计布局并采用相对应的运算方法，可以使得自容式触控装置100达到最佳的触控感测能力。
此外，上述的自容式触控装置除了可以独立设置外，其亦可以与显示装置或其他合适的装置相整合，而形成一触控显示装置。较佳来说，此触控显示装置较佳是穿戴式触控显示装置，其可以根据不同功能需求而被穿戴在人体或动物的头部、躯干、四肢等部位，但不限于此。其中，上述显示装置可以是液晶显示面板、有机发光二极管(OLED)显示面板、电湿润(electro-wetting)显示面板、电子墨水(e-ink)显示面板、等离子体(plasma)显示面板、场发射显示(FED)面板或其他适合的显示装置，但并不以此为限。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (21)

1.一种自容式触控装置，包括一触控区和环绕该触控区的一外围区，其中该自容式触控装置包括：
一透明基板；
多个感应单元，交错设置于该透明基板上，各该感应单元为具有M个侧边的多边形，其中M值为不小于4的正整数，各该感应单元的侧边对应于其余该多个感应单元中至少之二的侧边；以及
多条走线，分别电连接至各该感应单元，其中各该走线的部份线段设置于该触控区内。
2.如权利要求1所述的自容式触控装置，特征在于，该触控区的包括至少一弧形侧边。
3.如权利要求1所述的自容式触控装置，特征在于，该触控区的为圆形或椭圆形。
4.如权利要求1所述的自容式触控装置，特征在于，该多个感应单元以最密方式堆积，各该多个感应单元具有一侧边与该多个感应单元中的一邻近感应单元的一侧边大致平行对应。
5.如权利要求1所述的自容式触控装置，特征在于，各该多个感应单元为正六边形。
6.如权利要求1或5所述的自容式触控装置，特征在于，另包括多个外围感应单元，沿着该触控区和该外围区间的交界而设置，其中各该外围感应单元是经由N等分正多边形后而得的等分多边形，其中N为不小于2的正整数。
7.如权利要求6所述的自容式触控装置，特征在于，各该多个外围感应单元具有一侧边与该多个感应单元中的一邻近感应单元的一侧边大致平行对应。
8.如权利要求1所述的自容式触控装置，特征在于，该多个感应单元具有相同的尺寸，且为等距分离设置。
9.如权利要求1所述的自容式触控装置，特征在于，该多条走线设置于该多个感应单元之间。
10.如权利要求1所述的自容式触控装置，特征在于，各该走线包括一内连接部和一外连接部，各该内连接部设置于该触控区内，各该外连接部设置于该外围区内，该外连接部由金属、合金、以及氧化铟锡等导电材料至少之一构成。
11.如权利要求10所述的自容式触控装置，特征在于，各该内连接部电连接于各该感应单元的一顶角。
12.如权利要求1所述的自容式触控装置，特征在于，该多条走线和该多个感应单元为单层透明导电层，由氧化铟锡等透明导电材料构成。
13.一种自容式触控装置的运算方法，应用于如权利要求1所述的自容式触控装置，该运算方法包括：
利用该自容式触控装置侦测一接触点，该接触点覆盖住该多个感应单元的至少其中之一，使被该接触点所覆盖的该感应单元产生一感应电容；以及
将该感应电容乘以一权重，其中该权重的数值大小有关于被该接触点所覆盖的该感应单元的位置。
14.如权利要求13所述的自容式触控装置的运算方法，特征在于，该接触点会同时覆盖住位于第P列、第Q行的该感应单元和位于第P+2列、第Q行的该感应单元，其中P、Q为不小于1的正整数，该运算方法包括施行下列公式：
X = C 1 × X 0 + C 2 × X 1 Σ i = 1 2 C i
其中，X代表该自容式触控装置根据该接触点所判定的X坐标；
C1代表第P列、第Q行的该感应单元所输出的感应电容；
C2代表第P+2列、第Q行的该感应单元所输出的感应电容；
X0代表第P列的各该感应单元的X坐标权重；以及
X1代表第P+2列的各该感应单元的X坐标权重。
15.如权利要求14所述的自容式触控装置的运算方法，特征在于，位于第P+2列、第Q行的该感应单元的一侧边大致平行对应位于第P列、第Q行的该感应单元的一侧边。
16.如权利要求13所述的自容式触控装置的运算方法，特征在于，该接触点会同时覆盖住位于第P列、第Q行的该感应单元、位于第P+2列、第Q行的该感应单元、位于第P+1列、第Q+1行的该感应单元和位于第P+1列、第Q-1行的该感应单元，其中P、Q为不小于1的正整数，该运算方法包括施行下列公式：
X = C 1 × X 0 + ( C 3 + C 4 ) × X 2 + C 2 × X 1 Σ i = 1 4 C i
其中，X代表该自容式触控装置根据该接触点所判定的X坐标；
C1代表第P列、第Q行的该感应单元所输出的感应电容；
C2代表第P+2列、第Q行的该感应单元所输出的感应电容；
C3代表第P+1列、第Q+1行的该感应单元所输出的感应电容；
C4代表第P+1列、第Q-1行的该感应单元所输出的感应电容；
X0代表第P列的各该感应单元的X坐标权重；
X1代表第P+2列的各该感应单元的X坐标权重；以及
X2代表第P+1列的各该感应单元的X坐标权重。
17.如权利要求16所述的自容式触控装置的运算方法，特征在于，X0、X1以及X2的数值大小为渐增或渐减的正整数。
18.如权利要求16所述的自容式触控装置的运算方法，特征在于，位于第P+2列、第Q行的该感应单元的一侧边、位于第P+1列、第Q+1行的该感应单元的一侧边以及位于第P+1列、第Q-1行的该感应单元的一侧边分别大致平行对应于第P列、第Q行的该感应单元的不同侧边。
19.如权利要求13所述的自容式触控装置的运算方法，特征在于，该接触点会同时覆盖住位于第P+1列、第Q+1行的该感应单元和位于第P+1列、第Q-1行的该感应单元，其中P、Q为不小于1的正整数，该运算方法包括施行下列公式：
Y = C 3 × Y 0 + C 4 × Y 1 Σ i = 1 2 C i
其中，Y代表该自容式触控装置根据该接触点所判定的Y坐标；
C3代表第P+1列、第Q+1行的该感应单元所输出的感应电容；
C4代表第P+1列、第Q-1行的该感应单元所输出的感应电容；
Y0代表第Q+1行的各该感应单元的Y坐标权重；以及
Y1代表第Q-1行的各该感应单元的Y坐标权重。
20.如权利要求13所述的自容式触控装置的运算方法，特征在于，该接触点会同时覆盖住位于第P列、第Q行的该感应单元、位于第P+2列、第Q行的该感应单元、位于第P+1列、第Q+1行的该感应单元和位于第P+1列、第Q-1行的该感应单元，其中P、Q为不小于1的正整数，该运算方法包括施行下列公式：
X = C 3 × Y 0 + ( C 1 + C 2 ) × Y 2 + C 4 × Y 1 Σ i = 1 4 C i
其中，Y代表该自容式触控装置根据该接触点所判定的Y坐标；
C1代表第P列、第Q行的该感应单元所输出的感应电容；
C2代表第P+2列、第Q行的该感应单元所输出的感应电容；
C3代表第P+1列、第Q+1行的该感应单元所输出的感应电容；
C4代表第P+1列、第Q-1行的该感应单元所输出的感应电容；
Y0代表第Q+1行的各该感应单元的Y坐标权重；
Y1代表第Q-1行的各该感应单元的Y坐标权重；以及
Y2代表第Q行的各该感应单元的Y坐标权重。
21.如权利要求20所述的自容式触控装置的运算方法，特征在于，Y0、Y1以及Y2的数值大小为渐增或渐减的正整数。
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